Radiografian historia
Röntgensäteet löysi vuonna 1895 Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923), joka toimi professorina Wuerzburgin yliopistossa Saksassa. Työskennellessään katodisädeputken kanssa laboratoriossaan Roentgen havaitsi fluoresoivaa kiteiden hohtoa pöydän lähellä olevalla pöydällä. Putki, jonka kanssa Roentgen työskenteli, koostui lasikuoresta (polttimo), johon oli kapseloitu positiivisia ja negatiivisia elektrodeja. Putken ilma tyhjennettiin, ja kun suurjännitettä käytettiin, putki tuotti fluoresoivan hehkun. Roentgen suojasi putken raskaalla mustalla paperilla ja löysi vihreän fluoresoivan valon, joka syntyi muutaman metrin päässä putkesta sijaitsevasta materiaalista.
Hän päätyi siihen, että putkesta päästettiin uuden tyyppistä sädettä. Tämä säde pystyi kulkemaan raskaan paperin päällysteen läpi ja herättämään huoneen fosforoivia materiaaleja. Hän havaitsi, että uusi säde voi kulkea useimpien aineiden läpi, jotka heittävät varjoja kiinteistä esineistä. Roentgen huomasi myös, että säde voi kulkea ihmisen kudoksen läpi, mutta ei luita ja metalliesineitä. Yksi Roentgenin ensimmäisistä kokeista myöhään vuonna 1895 oli elokuva vaimonsa Berthan kädestä. On mielenkiintoista, että röntgensäteet käytettiin ensimmäisen kerran teolliseen (ei lääketieteelliseen) sovellukseen, koska Roentgen tuotti joukko painoja laatikossa kollegoilleen.
Roentgenin löytö oli tieteellinen pommi, ja sekä tutkijat että maallikot ottivat sen vastaan erittäin mielenkiinnolla. . Tutkijat kaikkialla voisivat kopioida hänen kokeensa, koska katodiputki oli hyvin tunnettu tänä aikana. Monet tutkijat luopuivat muista tutkimuslinjoista salaperäisten säteiden jäljittämiseksi. Päivän sanomalehdet ja aikakauslehdet tarjosivat yleisölle lukuisia tarinoita, jotkut totta, toiset mielikuvituksellisia vasta löydettyjen säteiden ominaisuuksista.
Tämä näkymätön säde tarttui julkiseen mielikuvitukseen kyvyllä kuljettaa kiinteää ainetta ja antaa yhdessä valokuvalevyn kanssa kuvan luista ja ruumiin sisäosista. Tieteellinen mielikuvitus vangittiin osoittamalla valoa lyhyempi aallonpituus. Tämä loi uusia mahdollisuuksia fysiikassa ja aineen rakenteen tutkimiseen. Paljon innostusta säteiden mahdollisista sovelluksista lääketieteessä ja kirurgiassa. Kuukauden kuluessa löydön ilmoittamisesta Euroopassa ja Yhdysvalloissa oli tehty useita lääketieteellisiä röntgenkuvia, joita kirurgit käyttivät ohjaamaan heitä työssään. Kesäkuussa 1896, vain kuusi kuukautta sen jälkeen, kun Roentgen ilmoitti löytöstään, taistelukentän lääkärit käyttivät röntgensäteitä haavoittuneiden sotilaiden luotien löytämiseen.
Ennen vuotta 1912 röntgenkuvia käytettiin vähän lääketieteen ja hammaslääketieteen ulkopuolella, vaikka joitain röntgenkuvia metallista tuotettiin. Syy siihen, että röntgensäteitä ei käytetty teollisessa sovelluksessa ennen tätä päivämäärää, johtui siitä, että röntgenputket (röntgensäteiden lähde) rikkoutuivat jännitteissä, joita tarvitaan tyydyttävän tunkeutumistehon tuottamiseen teollisiin tarkoituksiin. Se muuttui kuitenkin vuonna 1913, kun Coolidgen suunnittelemat korkean tyhjiön röntgenputket tulivat saataville. Korkeapaineputket olivat voimakas ja luotettava röntgenlähde, joka toimi jopa 100 000 voltin energialla.
Vuonna 1922 teollisuusradiografia otti toisen askeleen eteenpäin 200 000 voltin röntgenputken myötä. tämä mahdollisti paksujen teräsosien röntgenkuvien tuottamisen kohtuullisessa ajassa. Vuonna 1931 General Electric Company kehitti 1000000 voltin röntgeneraattoreita, jotka olivat tehokas työkalu teolliseen radiografiaan. Samana vuonna American Society of Mechanical Engineers (ASME) hyväksyi fuusiohitsattujen paineastioiden röntgenhyväksynnän, joka avasi oven teollisuuden käyttöön ja käyttöön.
Toinen säteilyn lähde
Pian röntgensäteiden löytämisen jälkeen löydettiin toinen muoto tunkeutuvista säteistä. Vuonna 1896 ranskalainen tiedemies Henri Becquerel löysi luonnollisen radioaktiivisuuden. Monet ajanjakson tutkijat työskentelivät katodisäteiden kanssa, ja muut tiedemiehet keräsivät todisteita teoriasta, jonka mukaan atomi voitaisiin jakaa osiin. Osa uusista tutkimuksista osoitti, että tietyntyyppiset atomit hajoavat itsestään. Henri Becquerel löysi tämän ilmiön tutkiessaan fluoresoivien mineraalien ominaisuuksia. Becquerel tutki fluoresenssin periaatteita, jolloin tietyt mineraalit hehkuvat (fluoresoivat) auringonvalossa. Hän käytti valokuvalevyjä tämän fluoresenssin tallentamiseen.
Yksi Becquerelin työskentelemistä mineraaleista oli uraaniyhdiste. Päivänä, jolloin oli liian pilvistä altistamaan näytteensä suoralle auringonvalolle, Becquerel varastoi osan yhdisteestä laatikkoon valokuvalevyineen.Myöhemmin, kun hän kehitti nämä levyt, hän huomasi, että ne olivat sumuisia (alttiina valolle). Becquerel kyseenalaisti, mikä olisi aiheuttanut tämän sumutuksen. Hän tiesi kääränneensä levyt tiukasti ennen niiden käyttöä, joten huurtuminen ei johtunut harhavalosta. Lisäksi hän huomasi, että vain laatikossa olevat uraaniseoksen sisältämät levyt olivat sumuisia. Becquerel päätteli, että uraaniyhdiste antoi eräänlaista säteilyä, joka voisi tunkeutua raskaan paperin läpi ja paljastaa valokuvausfilmiä. Becquerel jatkoi uraaniyhdisteiden näytteiden testaamista ja totesi, että säteilyn lähde oli uraanielementti. Bacquerelin löytö oli, toisin kuin röntgensäteillä, maallikot ja tiedemiehet käytännössä huomaamatta. Suhteellisen harvat tutkijat olivat kiinnostuneita Becquerelin havainnoista. Vasta kun Cury löysi radiumin kaksi vuotta myöhemmin, kiinnostus radioaktiivisuuteen levisi.
Työskennellessään Ranskassa Becquerelin löytöajankohtana puolalainen tiedemies Marie Curie kiinnostui hänen työstään. Hän epäili, että urbaanimalmi, joka tunnetaan pitchblendena, sisältää muita radioaktiivisia elementtejä. Marie ja hänen aviomiehensä, Ranskalainen tiedemies Pierre Curie alkoi etsiä näitä muita elementtejä, ja vuonna 1898 Curies löysi toisen radioaktiivisen elementin pitchblendestä ja antoi sille nimen ”polonium” kunniaksi Marie Curien kotimaalle. Myöhemmin samana vuonna Curies löysi toisen radioaktiivisen elementin, jonka he nimittivät radiumiksi tai loistavaksi elementiksi. Sekä polonium että radium olivat radioaktiivisempia kuin uraani. Näiden havaintojen jälkeen on löydetty tai tuotettu monia muita radioaktiivisia elementtejä. Radiumista tuli alkuperäinen teollinen gammasäteilylähde. Materiaali mahdollisti jopa 10 – 12 tuuman paksuisten valukuvien röntgenkuvan. Toisen maailmansodan aikana teollinen radiografia kasvoi valtavasti osana laivaston laivanrakennusohjelmaa. Vuonna 1946 tuli käyttöön ihmisen tekemiä gammasäteilylähteitä, kuten koboltti ja iridium. Nämä uudet lähteet olivat paljon voimakkaampia kuin radium ja olivat paljon halvempia. Ihmisen tekemät lähteet korvaavat nopeasti radiumin, ja gammasäteiden käyttö kasvoi nopeasti teollisessa radiografiassa.
Terveysongelmat
Säteilysuojelun tiede tai ”terveysfysiikka”, koska se on tarkoituksenmukaisempaa kutsuttiin, kasvoi röntgensäteiden ja radioaktiivisuuden rinnakkaisista löydöksistä 1800-luvun loppuvuosina. Kokeilijat, lääkärit, maallikot ja fyysikot perustivat röntgensäteitä tuottavia laitteita ja jatkoivat työtään huolimatta mahdolliset vaarat. Tällainen huolen puute on täysin ymmärrettävää, koska aikaisemmissa kokemuksissa ei ollut mitään viitteitä siitä, että röntgensäteet olisivat millään tavalla vaarallisia. Todellakin päinvastoin, kun kuka epäili, että valo, mutta näkymättömät, tuntemattomat tai muuten aistien havaitsematta vahingoittavat henkilöä? Todennäköisemmin, tai niin joillekin tuntui, röntgensäteet voivat olla hyödyllisiä keholle.
Röntgensäteiden laaja ja rajoittamaton käyttö johti väistämättä vakaviin loukkaantumisiin. Usein loukkaantumiset eivät johtuneet röntgensäteilyaltistuksesta, osittain oireiden hitaan puhkeamisen takia ja koska syynä ei yksinkertaisesti ollut syytä epäillä röntgenkuvia. Jotkut varhaiset kokeilijat sitoivat röntgenaltistuksen ja ihon palovammat yhteen. Ensimmäinen varoitus röntgensäteiden mahdollisista haittavaikutuksista tuli Thomas Edisonilta, William J.Mortonilta ja Nikola Teslalta, jotka kukin raportoivat röntgensäteillä ja fluoresoivilla aineilla tehtyjen kokeiden aiheuttamia silmä-ärsytyksiä.
Nykyään voidaan sanoa, että säteily on yksi perusteellisesti tutkituista sairauksien syistä. Vaikka vielä on vielä opittavaa, molekyyli-, solu- ja elinjärjestelmän säteilyvaurioiden mekanismeista tiedetään enemmän kuin tiedetään useimmista muista terveyttä rasittavista aineista. Itse asiassa juuri tämä valtava annos-vaste-kvantitatiivisen tiedon kerääminen antaa terveysfyysikoille mahdollisuuden määritellä säteilytasot, jotta säteilyn lääketieteellinen, tieteellinen ja teollinen käyttö voi jatkua korkeimmilla ja usein pienemmillä riskitasoilla muihin tekniikoihin liittyvä riski.
Röntgensäteet ja gammasäteet ovat sähkömagneettista säteilyä, joka on täsmälleen samanlaista kuin valo, mutta paljon lyhyempi aallonpituudella. Näkyvän valon aallonpituus on suuruudeltaan 6000 angströmiä, kun taas röntgensäteiden aallonpituus on yhden angströmin ja gammasäteilyn 0,0001 angströmiä. Tämä hyvin lyhyt aallonpituus antaa röntgensäteille ja gammasäteille voiman tunkeutua materiaaleihin, joita valo ei pysty. Nämä sähkömagneettiset aallot ovat korkealla energiatasolla ja voivat rikkoa kemiallisia sidoksia tunkeutuvissa materiaaleissa. Jos säteilytetty aine on elävää kudosta, kemiallisten sidosten katkeaminen voi johtaa muuttuneeseen rakenteeseen tai muutokseen solujen toiminnassa. Varhainen altistuminen säteilylle aiheutti raajojen ja jopa ihmishenkien menetyksiä.Miehet ja naiset tutkijat keräsivät ja dokumentoivat tietoa säteilyn ja ihmiskehon vuorovaikutuksesta. Tämä varhainen tieto auttoi tiedettä ymmärtämään, kuinka sähkömagneettinen säteily on vuorovaikutuksessa elävän kudoksen kanssa. Valitettavasti suuri osa näistä tiedoista kerättiin suurilla henkilökohtaisilla kustannuksilla.